專(zhuān)利名稱(chēng)：一種封閉式跑道池微藻培養(yǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，具體地說(shuō)，涉及一種封閉式跑道池微 藻培養(yǎng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
利用生物質(zhì)能作為能源是緩解當(dāng)前能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題的主要
途徑之一。微藻可以利用太陽(yáng)能和水，吸收二氧化碳(co2)，通過(guò)光合作
用，合成油脂、淀粉、糖類(lèi)物質(zhì)、纖維素等多種生物質(zhì)，而且微藻生長(zhǎng)周 期短，生物量積累遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于陸生植物。因此，關(guān)于微藻的研究成為了當(dāng)前 生物質(zhì)能研究的一個(gè)熱點(diǎn)。但是如何培養(yǎng)微藻，提高微藻生物量生產(chǎn)能力 成為了當(dāng)前微藻利用研究的一個(gè)難點(diǎn)。
現(xiàn)有的微藻培養(yǎng)主要在光生物反應(yīng)器中進(jìn)行，迄今已研制成功種類(lèi)繁 多、結(jié)構(gòu)各異的光生物反應(yīng)器，有開(kāi)放池式、水平管狀、垂直管狀、柔性 袋狀等多種類(lèi)型。代表性的主要有兩類(lèi)，即跑道池式和封閉式光生物反應(yīng) 器。跑道池式培養(yǎng)適合于可以開(kāi)放培養(yǎng)的微藻，設(shè)備投資較低，并能在大 面積生產(chǎn)中維持一定的產(chǎn)量，是目前商業(yè)規(guī)模大量培養(yǎng)微藻所普遍采用的 培養(yǎng)系統(tǒng)。但是該培養(yǎng)方式使藻液直接暴露在空氣中，與空氣接觸面積大， 容易受其他生物污染，藻液溫度波動(dòng)大，難以實(shí)現(xiàn)良好的補(bǔ)碳效果，且受 下雨等天氣因素的影響大。而封閉式光生物反應(yīng)器可用于大多數(shù)微藻的培
養(yǎng)，易于控制培養(yǎng)條件及生長(zhǎng)參數(shù)，補(bǔ)碳效果好，C02利用效率高，微藻
生長(zhǎng)速度快，培養(yǎng)密度高。其中較典型的有水平回旋管型和垂直管型，適 用于不宜開(kāi)放培養(yǎng)或經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的藻類(lèi)，能防止污染、維持單種培養(yǎng)、 運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程能?chē)?yán)格控制，有較高的光能利用率，因而可獲得較高的生物密度 和產(chǎn)量。但是其培養(yǎng)規(guī)模不宜放大，且設(shè)備成本高，投資大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種封閉式跑道池微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，以克服背景 技術(shù)中存在的缺陷。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的封閉式跑道池微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，包括由 至少兩個(gè)用于培養(yǎng)微藻的培養(yǎng)區(qū)、至少一個(gè)用于捕集二氧化碳?xì)怏w的補(bǔ)碳 區(qū)和至少一個(gè)用于降低培養(yǎng)液中氧氣濃度的除氧區(qū)所組成的循環(huán)狀的跑 道池；其中
培養(yǎng)區(qū)的一端與補(bǔ)碳區(qū)相連，另一端與除氧區(qū)相連，而補(bǔ)碳區(qū)和除氧 區(qū)各自的另一端又與培養(yǎng)區(qū)相連，保證了培養(yǎng)區(qū)、除氧區(qū)和補(bǔ)碳區(qū)內(nèi)的藻 液在跑道池培養(yǎng)系統(tǒng)的三個(gè)部分是相互連通的。此外在培養(yǎng)區(qū)和補(bǔ)碳區(qū)的 交接部分，安裝了帶有蹼輪的混合攪拌裝置，該裝置一方面可以保證藻液 在培養(yǎng)池內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，另一方面可以充分混合藻液，使C02在藻液中的溶 解更加充分，第三，保證微藻不聚集沉淀，使微藻個(gè)體均勻懸浮在藻液中。
本發(fā)明為了給培養(yǎng)區(qū)的微藻供應(yīng)充足的C02，可以根據(jù)實(shí)際情況，增 加補(bǔ)碳區(qū)的數(shù)量，具體數(shù)量根據(jù)測(cè)量的C02是否滿(mǎn)足微藻最佳生長(zhǎng)速率來(lái) 確定，如果C02濃度較高能夠滿(mǎn)足微藻快速生長(zhǎng)的需要，不需要增加補(bǔ)碳 區(qū)的數(shù)量，否則需要增加補(bǔ)碳區(qū)數(shù)量。
隨著微藻光合作用的進(jìn)行，會(huì)在藻液中積累02，在反饋機(jī)制的作用下，
微藻光合速率降低，進(jìn)而使微藻的生長(zhǎng)受到影響。除氧區(qū)的數(shù)量需根據(jù)藻 液中氧氣濃度，以不抑制微藻生長(zhǎng)速率為原則進(jìn)行設(shè)置。
為了避免微藻培養(yǎng)液中02濃度升高從而抑制微藻生長(zhǎng)，本發(fā)明在除 氧區(qū)的底部設(shè)置有鼓氣裝置，向除氧區(qū)內(nèi)的藻液中輸送潔凈空氣，通過(guò)曝 氣作用降低藻液中的氧氣濃度，消除氧抑制現(xiàn)象。
,本發(fā)明的另一個(gè)特點(diǎn)是封閉系統(tǒng)。采用密封水槽的方式，把培養(yǎng)區(qū)、 補(bǔ)碳區(qū)和除氧區(qū)進(jìn)行全封閉。密封系統(tǒng)為槽狀結(jié)構(gòu)，位于跑道池邊緣，水 封槽外側(cè)低于內(nèi)側(cè)。在空間上，培養(yǎng)區(qū)和補(bǔ)碳區(qū)的密封水槽為一個(gè)連貫整 體，而除氧區(qū)的密封水槽為獨(dú)立于培養(yǎng)區(qū)和補(bǔ)碳區(qū)的密封系統(tǒng)。
本發(fā)明在培養(yǎng)區(qū)上部的氣相部分設(shè)置了至少一個(gè)循環(huán)換氣管道，該循 環(huán)換氣管道的一端通過(guò)除菌過(guò)濾裝置與外部換氣設(shè)備連通，以定期置換培
養(yǎng)區(qū)上部氣體，避免微藻生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體(如H2S、 NH3等)累積。為了保證充足供應(yīng)微藻生長(zhǎng)需求的co2，本發(fā)明在補(bǔ)碳區(qū)的底部設(shè)置了C02爆氣裝置，根據(jù)微藻的實(shí)際生長(zhǎng)情況不斷補(bǔ)充藻液中的C02。同時(shí)為了保證C02充分溶解在藻液中，在補(bǔ)碳區(qū)采用了隔板式的結(jié)構(gòu)。補(bǔ)碳區(qū)內(nèi)的底部設(shè)置有若干個(gè)下隔板，下隔板之間設(shè)置有上隔板，相鄰的上隔板和下隔板上下交錯(cuò)開(kāi)口，使藻液呈蛇形流過(guò)補(bǔ)碳區(qū)；各上隔板的頂部為一體封閉，增強(qiáng)了C02的溶解效率。
藻液溫度是影響微藻生長(zhǎng)的重要環(huán)境因子之一，為了減少微藻培養(yǎng)對(duì)環(huán)境溫度的依賴(lài)性，本發(fā)明在培養(yǎng)區(qū)的底部設(shè)定了熱交換管道，以便在夏季藻液溫度較高時(shí)，使用冷卻水對(duì)藻液降溫，而冬季藻液溫度較低時(shí)，使用加熱水對(duì)藻液進(jìn)行加溫。
為了實(shí)時(shí)檢測(cè)微藻的生理狀態(tài)和藻液的組成變化，本發(fā)明在培養(yǎng)區(qū)至少設(shè)置了一個(gè)取樣管道，該取樣管道的一端沒(méi)于藻液之中，另一端延伸出封閉空間之外。除了進(jìn)行取樣檢測(cè)之外，還設(shè)定了大量的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)傳感器，
包括pH計(jì)、溫度傳感器、光量子傳感器、生物需氧量(BOD)和化學(xué)需氧量(COD)傳感器、氮和磷傳感器，這些傳感器通過(guò)設(shè)置的傳感器通道與外部的控制設(shè)備連接，上述傳感器的安裝保證了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)微藻和藻液的一些重要參數(shù)的變化情況。
本發(fā)明結(jié)合了公知的封閉式與開(kāi)放式跑道池兩種培養(yǎng)方式的各自?xún)?yōu)點(diǎn)，具有生物污染小、培養(yǎng)規(guī)模易放大、成本低的特點(diǎn)。同時(shí)在該系統(tǒng)中增加了C02補(bǔ)氣系統(tǒng)和熱交換系統(tǒng)，這為工廠(chǎng)余熱利用及發(fā)電廠(chǎng)、煉鋼廠(chǎng)等排放的C02提供了一個(gè)良好的能源化減排方式，同時(shí)該系統(tǒng)可用于污水
治理，具有良好的社會(huì)和環(huán)境效益。


圖1顯示了本發(fā)明封閉式跑道池微藻培養(yǎng)裝置的展開(kāi)側(cè)視圖。
圖2是培養(yǎng)區(qū)側(cè)視示意圖。
圖3是培養(yǎng)區(qū)俯視示意圖。
圖4是補(bǔ)碳區(qū)側(cè)視示意圖。
圖5是補(bǔ)碳區(qū)俯視示意圖。
圖6是除氧區(qū)側(cè)視示意圖。圖7是除氧區(qū)俯視示意圖。
圖8是實(shí)施例1的封閉式跑道池微藻培養(yǎng)裝置的示意圖。圖9是實(shí)施例2的封閉式跑道池微藻培養(yǎng)裝置的示意圖。附圖中主要部分代表符號(hào)
l.培養(yǎng)區(qū)；2.補(bǔ)碳區(qū)；3.除氧區(qū)；4.水封槽；5.密封水槽排水孔；6.循環(huán)攪動(dòng)裝置；7.透明密封罩；8.密封罩支架；9.壓錠；IO.熱交換管道；11.C02氣體微孔爆氣裝置；12.鼓氣裝置；13.取樣通道；14.傳感器通道；15.循環(huán)氣體通道；16.藻液；17.清理開(kāi)口； 18a.下隔板；18b:上隔板；18c.隔板開(kāi)口。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明封閉式跑道池微藻培養(yǎng)系統(tǒng)的展開(kāi)側(cè)視圖。本發(fā)
明包括微藻培養(yǎng)區(qū)l、 C02氣體捕集的補(bǔ)碳區(qū)2、降低培養(yǎng)液中氧氣(02)濃度的除氧區(qū)3、密封系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)和各種在線(xiàn)監(jiān)測(cè)傳感器組成。
培養(yǎng)區(qū)1的結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖2和圖3所示，其深度一般為15 cm~50 cm，藻液16的深度一般為10 cm 30 cm，是微藻生長(zhǎng)繁殖的主要區(qū)域。
由于培養(yǎng)區(qū)是微藻的主要生長(zhǎng)地點(diǎn)，因此本發(fā)明在培養(yǎng)區(qū)的藻液底部和藻液表面設(shè)置了一組光量子傳感器，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光照強(qiáng)度。光量子傳感器可以是全輻射傳感器，也可以是光合有效輻射傳感器。在藻液表面設(shè)置光量子傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)藻液表面的光強(qiáng)，如果光強(qiáng)太強(qiáng)則可以通過(guò)設(shè)置遮蔭網(wǎng)來(lái)降低光強(qiáng)，避免微藻遭受光抑制，甚至光破壞。在藻液底部設(shè)置光量子傳感器，具有兩種功能，第一，監(jiān)測(cè)底部光強(qiáng)是否是微藻的最佳生長(zhǎng)光強(qiáng)，如果光強(qiáng)太強(qiáng)，則需要對(duì)藻液進(jìn)行遮蔭處理，如果太弱，而上部光量子傳感器的光強(qiáng)較強(qiáng)，說(shuō)明藻液太厚；第二，可以根據(jù)上部光量子傳感器和下部光量子傳感器的測(cè)量差值，大致估算藻液藻細(xì)胞濃度。
溫度是影響微藻生長(zhǎng)的重要環(huán)境因子之一，在本發(fā)明培養(yǎng)區(qū)的底部安裝了熱交換管道10，該管道可以利用工廠(chǎng)余熱對(duì)藻液進(jìn)行加溫，或者通過(guò)外部水循環(huán)進(jìn)行降溫。為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)藻液的溫度變化，在培養(yǎng)區(qū)內(nèi)安裝了在線(xiàn)溫度傳感器。通過(guò)溫度傳感器的測(cè)量和熱交換系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，可以把藻液的溫度控制在微藻的最佳生長(zhǎng)溫度。
7微藻生長(zhǎng)需要在一定pH值范圍之內(nèi)，且由于本發(fā)明增加了二氧化碳(C02)補(bǔ)氣系統(tǒng)，因此需要嚴(yán)格控制藻液的pH值，pH值的控制需要根據(jù)
藻種來(lái)確定。通過(guò)在培養(yǎng)區(qū)內(nèi)安裝在線(xiàn)pH計(jì)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)藻液的pH
值變化，因此，也可以通過(guò)調(diào)節(jié)co2的通入量或其他手段來(lái)調(diào)節(jié)藻液的
pH值。
影響微藻生長(zhǎng)的另一個(gè)重要生理因子是營(yíng)養(yǎng)元素，本發(fā)明在培養(yǎng)區(qū)設(shè)置了樣品取樣管道13，以便隨時(shí)取樣監(jiān)測(cè)藻液的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。同時(shí)在培養(yǎng)區(qū)還設(shè)置了安裝各自傳感器的傳感器通道14。至于本發(fā)明采用的光量子傳感器、溫度傳感器、pH計(jì)、BOD傳感器、COD傳感器、氮和磷傳感器直接從市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)，具體安裝按照生產(chǎn)廠(chǎng)家使用說(shuō)明進(jìn)行操作(此屬公知技術(shù))。為避免微藻培養(yǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的有毒有害氣體或過(guò)量氧氣在培養(yǎng)區(qū)上部積累，在培養(yǎng)區(qū)設(shè)置了循環(huán)氣體通道15，用于定期置換培養(yǎng)區(qū)上部氣體。
由于附圖中標(biāo)出了循環(huán)氣體通道15,因此需要在具體實(shí)施方式
中對(duì)循環(huán)氣體通道15進(jìn)行描述，又由于循環(huán)氣體通道15是安裝在培養(yǎng)區(qū)內(nèi)，所以我個(gè)人覺(jué)得補(bǔ)充在介紹培養(yǎng)區(qū)的段落較好。你們也可以根據(jù)自己的理解補(bǔ)充至其它地方
補(bǔ)碳區(qū)2的結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)圖4和圖5，主要是用于給藻液補(bǔ)充C02氣體。為了使C02氣體充分溶解在藻液之中，該補(bǔ)碳區(qū)一般的深度至少為1m，最深不超過(guò)3m。補(bǔ)碳區(qū)采用隔板結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖3)，整個(gè)補(bǔ)碳區(qū)的底部設(shè)有數(shù)個(gè)下隔板18a，每?jī)蓚€(gè)下隔板18a之間設(shè)有一上隔板18b，各上隔板的頂部為一體封閉。相鄰上隔板18b和下隔板18a為上下交錯(cuò)，在上部或下部都留有交錯(cuò)開(kāi)口 18c，使藻液呈蛇形流過(guò)整個(gè)補(bǔ)碳區(qū)。補(bǔ)碳區(qū)的前端和后端的隔開(kāi)單元與培養(yǎng)區(qū)連通，在每一個(gè)隔板隔開(kāi)的單元底部安裝C02氣體微孔爆氣裝置ll，該裝置可以與發(fā)電廠(chǎng)或煉鋼廠(chǎng)的C02排氣系統(tǒng)相連接。此外，為了清潔的方便，在每個(gè)隔開(kāi)的單元頂部設(shè)置一個(gè)可密封的清理開(kāi)口 17。
微藻在進(jìn)行光合作用的同時(shí)，會(huì)大量釋放氧氣(02)，如果藻液或藻液上部空氣中02濃度過(guò)高，則會(huì)抑制微藻生長(zhǎng)。為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)藻液及密閉系統(tǒng)內(nèi)空氣中的02濃度，在藻液和空氣中分別設(shè)置了液相和氣相氧電極(采用的是公知設(shè)備和公知技術(shù))。同時(shí)在培養(yǎng)區(qū)之后設(shè)置了除氧區(qū)3(其結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)圖6和圖7)，該除氧區(qū)采用單獨(dú)封閉，藻液通過(guò)下部下流槽與培養(yǎng)區(qū)連通，保證整個(gè)藻液可以循環(huán)流動(dòng)，底部設(shè)置鼓氣裝置12，用于向藻液中輸送潔凈空氣，通過(guò)曝氣作用降低藻液中的溶解氧濃度，消除氧抑制現(xiàn)象。同時(shí)在除養(yǎng)區(qū)設(shè)置循環(huán)氣體通道15，作為輸入空氣的出口。培養(yǎng)區(qū)、補(bǔ)碳區(qū)和除氧區(qū)內(nèi)部均為"凹"型槽結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)區(qū)和除氧區(qū)"凹"型槽內(nèi)無(wú)隔板結(jié)構(gòu)，補(bǔ)碳區(qū)"凹"型槽內(nèi)有隔板結(jié)構(gòu)。補(bǔ)碳區(qū)的深度最深、隨后依次是除氧區(qū)和培養(yǎng)區(qū)。補(bǔ)碳區(qū)兩端的上隔板高度較培養(yǎng)區(qū)內(nèi)的液面高，保證微藻在上隔板的阻力下，向下、向上、再向下、再向上呈蛇形流經(jīng)補(bǔ)碳區(qū)。補(bǔ)碳區(qū)出液口一側(cè)設(shè)置有攪拌混合動(dòng)裝置(公知設(shè)備和公知技術(shù))，驅(qū)動(dòng)藻液流動(dòng)。補(bǔ)碳區(qū)兩側(cè)與培養(yǎng)區(qū)藻液直接連通，除氧區(qū)與培養(yǎng)區(qū)連接部位藻液被密封槽及其下部延伸部分隔開(kāi)，保證藻液淹沒(méi)密封槽下部，下部藻液互相連通。除氧區(qū)整個(gè)區(qū)域均有密封槽，該部分單獨(dú)封閉除氧區(qū)。
本發(fā)明的封閉式跑道池微藻培養(yǎng)系統(tǒng)邊緣是一個(gè)環(huán)式的水封槽4，水
封槽4的寬度為40 cm 60 cm，外側(cè)邊緣約為10 cm 20 cm，但總要保證外側(cè)邊緣較內(nèi)側(cè)邊緣低10cm以上，可以有效排泄積累的雨水。當(dāng)把透明密封罩7的邊緣放置在該水封槽4內(nèi)時(shí)，用壓錠9或其它物品(沙袋)壓住密封膜邊緣，并在水封槽4內(nèi)充滿(mǎn)水，這樣就可以保證跑道池內(nèi)部處于密封狀態(tài)。在水封槽4內(nèi)設(shè)置幾個(gè)可封閉的密封水封槽排水孔5，以方便清洗時(shí)把水封槽內(nèi)的水排空。
為了保證水蒸氣不會(huì)聚集在透明密封罩上，本發(fā)明采用透明防霧膜，防霧膜的邊緣埋在水封槽4內(nèi)，跑道池上部設(shè)置支架8，用于支撐防霧膜7。該防霧膜的材料可以是聚酯(PET)材質(zhì)或者聚氯乙烯(PVC)材質(zhì)，厚度為0.02 mm~0.8 mm。如果在夏季，可以換為只透射400 nrn 700 nm的防霧膜，不至于藻液溫度過(guò)高抑制微藻生長(zhǎng)。
為了推動(dòng)整個(gè)跑道池內(nèi)的藻液流動(dòng)，在培養(yǎng)區(qū)和補(bǔ)碳區(qū)交接部分設(shè)置一個(gè)循環(huán)攪動(dòng)裝置6。該循環(huán)攪拌裝置6采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)蹼輪進(jìn)行攪拌，蹼輪的高度與藻液厚度相同，約30cm，蹼輪寬度約為培養(yǎng)區(qū)寬度的3/4。該裝置的兩端固定在培養(yǎng)區(qū)的兩側(cè)壁上，蹼輪中心軸與培養(yǎng)區(qū)底部在同--水平線(xiàn)。用來(lái)驅(qū)動(dòng)藻液在跑道池內(nèi)的循環(huán)流動(dòng)，另一個(gè)功能是充分?jǐn)嚢柙逡?，使微藻在藻液中均勻懸浮?br> 9本發(fā)明可以用于污水處理，因此需要檢測(cè)水質(zhì)的變化，BOD、 COD、總氮、氨態(tài)氮、硝態(tài)氮和總磷作為最主要的指標(biāo)，通過(guò)在藻液內(nèi)增加BOD傳感器、氮和磷在線(xiàn)傳感器(公知技術(shù)，不詳細(xì)敘述)，實(shí)時(shí)監(jiān)控污水的處理情況。同時(shí)本發(fā)明既可以用于微藻捕獲發(fā)電廠(chǎng)或煉鋼廠(chǎng)排放的C02，又可用于具有良好保健、醫(yī)藥應(yīng)用價(jià)值的微藻或能源微藻培養(yǎng)。
本發(fā)明可以用于培養(yǎng)微藻，包括螺旋藻、魚(yú)腥藻、杜氏藻、衣藻、紅球藻、小球藻、柵藻、角毛藻、褐枝藻、骨條藻、菱形藻、紫球藻和薔薇藻等微藻。
本發(fā)明的培養(yǎng)區(qū)、補(bǔ)碳區(qū)和除氧區(qū)可以根據(jù)具體的情況進(jìn)行多種形式的變化組合，例如，培養(yǎng)區(qū)的長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，可以在培養(yǎng)區(qū)段內(nèi)單獨(dú)增加一個(gè)或幾個(gè)補(bǔ)碳區(qū)(即該補(bǔ)碳區(qū)的兩端均連接培養(yǎng)區(qū)，而不與除氧區(qū)相連
接)，用于給藻液補(bǔ)充C02氣體。
實(shí)施例1
根據(jù)本發(fā)明的封閉式跑道池微藻培養(yǎng)系統(tǒng)為環(huán)式跑道池的培養(yǎng)系統(tǒng)(見(jiàn)圖8)。培養(yǎng)區(qū)l、補(bǔ)碳區(qū)2和除氧區(qū)3組成一個(gè)環(huán)式跑道，上述組成部分的長(zhǎng)度和寬度可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定。培養(yǎng)區(qū)1和補(bǔ)碳區(qū)3使用水封系統(tǒng)和防霧膜進(jìn)行全封閉，除氧區(qū)3單獨(dú)封閉。循環(huán)攪拌裝置7位于補(bǔ)碳區(qū)和培養(yǎng)區(qū)的連接部分，培養(yǎng)區(qū)1和除氧區(qū)3上部氣體均通過(guò)管道與外部過(guò)濾除菌循環(huán)換氣系統(tǒng)連接。在培養(yǎng)區(qū)1和補(bǔ)碳區(qū)2各設(shè)置一個(gè)取樣通道，在培養(yǎng)區(qū)1內(nèi)安裝在線(xiàn)pH值傳感器、溫度傳感器、光量子傳感器、N和P傳感器、BOD傳感器、氣相和液相氧電極等監(jiān)測(cè)設(shè)備。該系統(tǒng)可以用于大規(guī)模的微藻培養(yǎng)、污水處理和C02捕集。
實(shí)施例2
本發(fā)明的封閉式跑道池微藻培養(yǎng)系統(tǒng)可以根據(jù)具體情況組合成更加復(fù)雜的培養(yǎng)系統(tǒng)(見(jiàn)圖9)。該裝置可以有多個(gè)培養(yǎng)區(qū)1、補(bǔ)碳區(qū)2和除氧區(qū)3組成，具體的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行設(shè)置。培養(yǎng)區(qū)l和補(bǔ)碳區(qū)使用水封系統(tǒng)進(jìn)行封閉，除氧區(qū)3單獨(dú)進(jìn)行封閉。由于跑道加長(zhǎng)，因此，增加了C02的利用效率，但同時(shí)需要增加藻液循環(huán)攪拌裝置。培養(yǎng)區(qū)和除氧區(qū)上部氣體均通過(guò)管道與外部過(guò)濾除菌循環(huán)換氣系統(tǒng)連接，保證了上部氣體可以隨時(shí)進(jìn)行循環(huán)更換。在培養(yǎng)區(qū)1和補(bǔ)碳區(qū)2設(shè)置取樣通道，在培養(yǎng)區(qū)1內(nèi)安裝在線(xiàn)pH值傳感器、溫度傳感器、光量子傳感器、N和P傳 感器、BOD傳感器、氣相和液相氧電極等監(jiān)測(cè)設(shè)備。由于培養(yǎng)區(qū)1跑道 加長(zhǎng)，根據(jù)實(shí)際需要可以增加各種傳感器數(shù)量以及取樣通道的數(shù)量，以便 隨時(shí)監(jiān)測(cè)微藻的各種生理生化變化。該系統(tǒng)也可以用于大規(guī)模的處理污
水、捕集C02和培養(yǎng)微藻。
權(quán)利要求
1、一種封閉式跑道池微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，包括由至少兩個(gè)用于培養(yǎng)微藻的培養(yǎng)區(qū)、至少一個(gè)用于捕集二氧化碳?xì)怏w的補(bǔ)碳區(qū)和至少一個(gè)用于降低培養(yǎng)液中氧氣濃度的除氧區(qū)所組成的循環(huán)狀跑道池；其中跑道池邊緣為槽狀結(jié)構(gòu)的水封槽，水封槽外側(cè)低于內(nèi)側(cè)；跑道池中的培養(yǎng)區(qū)和補(bǔ)碳區(qū)上方設(shè)有透明密封罩，形成培養(yǎng)區(qū)和補(bǔ)碳區(qū)的連貫封閉空間；培養(yǎng)區(qū)的一端與補(bǔ)碳區(qū)相連，另一端與除氧區(qū)相連，補(bǔ)碳區(qū)和除氧區(qū)各自的另一端又與培養(yǎng)區(qū)相連；補(bǔ)碳區(qū)和培養(yǎng)區(qū)之間設(shè)置有循環(huán)攪動(dòng)裝置，以推動(dòng)跑道池內(nèi)的藻液流動(dòng)；培養(yǎng)區(qū)的底部設(shè)有熱交換管道，以對(duì)培養(yǎng)區(qū)進(jìn)行加溫或降溫；位于培養(yǎng)區(qū)上方與防霧罩之間的封閉空間內(nèi)設(shè)有循環(huán)換氣管道，該循環(huán)換氣管道的一端通過(guò)除菌過(guò)濾裝置與外部換氣設(shè)備連通；培養(yǎng)區(qū)內(nèi)設(shè)置有至少一個(gè)取樣管道，該取樣管道的一端延伸出封閉空間之外；補(bǔ)碳區(qū)的底部設(shè)有二氧化碳曝氣裝置，以向補(bǔ)碳區(qū)內(nèi)的藻液補(bǔ)充二氧化碳；補(bǔ)碳區(qū)內(nèi)的底部設(shè)置若干個(gè)下隔板，下隔板間隔之間設(shè)置有上隔板，相鄰的上隔板和下隔板上下交錯(cuò)開(kāi)口，使藻液呈蛇形流過(guò)補(bǔ)碳區(qū)；除氧區(qū)的上方設(shè)有透明密封罩，形成相對(duì)培養(yǎng)區(qū)和補(bǔ)碳區(qū)獨(dú)立的封閉空間，封閉空間內(nèi)設(shè)有循環(huán)換氣管道，該循環(huán)換氣管道的一端通過(guò)除菌過(guò)濾裝置與外部換氣設(shè)備連通；除氧區(qū)的底部設(shè)置有除氧氣曝氣管道，以向除氧區(qū)內(nèi)的藻液中補(bǔ)充潔凈空氣，降低藻液中的氧氣濃度；除氧區(qū)兩端通過(guò)下流槽與培養(yǎng)區(qū)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的封閉式跑道池微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，其中，培養(yǎng) 區(qū)內(nèi)單獨(dú)地設(shè)置的補(bǔ)碳區(qū)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的封閉式跑道池微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，其中，培養(yǎng)區(qū)的藻液表面和底部設(shè)置有光量子傳感器，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光照強(qiáng)度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的封閉式跑道池微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，其中，光量 子傳感器是全輻射傳感器或光合有效輻射傳感器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的封閉式跑道池微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，其中，在培養(yǎng)區(qū)內(nèi)設(shè)置傳感器通道，以安裝溫度傳感器、pH值傳感器、生物耗氧量傳感器、氧電極、氮濃度、磷濃度和葉綠素?zé)晒鈨x傳感器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的封閉式跑道池微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，其中，透明密封罩由支架支撐。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的封閉式跑道池微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，其中， 透明密封罩為具有防霧功能的選擇透光功能膜。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的封閉式跑道池微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，其中，具有防霧功能的選擇透光功能膜為聚酯透明防霧膜或聚氯乙烯透明防霧膜。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的封閉式跑道池微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，其中，補(bǔ)碳 區(qū)和除氧區(qū)的深度大于培養(yǎng)區(qū)的深度。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的封閉式跑道池微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，其中，培養(yǎng) 的微藻包括螺旋藻、魚(yú)腥藻、杜氏藻、衣藻、紅球藻、小球藻、柵藻、 角毛藻、褐枝藻、骨條藻、菱形藻、紫球藻和薔薇藻。
全文摘要
一種封閉式跑道池微藻培養(yǎng)系統(tǒng)，由補(bǔ)碳區(qū)、培養(yǎng)區(qū)和除氧區(qū)組成，采用防霧膜和水封方式封閉。培養(yǎng)區(qū)底部設(shè)置了熱交換管道，頂空設(shè)置了循環(huán)換氣系統(tǒng)，在培養(yǎng)區(qū)內(nèi)設(shè)置了生理、生化和營(yíng)養(yǎng)元素的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)了微藻培養(yǎng)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與控制。補(bǔ)碳區(qū)設(shè)置了增強(qiáng)式二氧化碳補(bǔ)氣裝置及藻液循環(huán)攪動(dòng)裝置。除氧區(qū)具有除氧和營(yíng)養(yǎng)元素加料池的作用，底部設(shè)有鼓氣除氧系統(tǒng)。補(bǔ)碳區(qū)和培養(yǎng)區(qū)互相貫通，除氧區(qū)單獨(dú)封閉，培養(yǎng)液通過(guò)下流槽與補(bǔ)碳區(qū)和培養(yǎng)區(qū)連通。本發(fā)明具有投資小、規(guī)模易放大、補(bǔ)碳效果好、生物污染小等優(yōu)點(diǎn)，可用于污水處理、二氧化碳捕集和余熱利用，因此，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和良好的環(huán)境效益。
文檔編號(hào)C12M1/38GK101659922SQ20081014696
公開(kāi)日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者張亞杰, 李瀟萍, 蔣禮玲, 許曉暉, 郭榮波 申請(qǐng)人:青島生物能源與過(guò)程研究所